REJENERAT F PER ODONTAL TEDAV DE DOKU MÜHEND SL YAKLAfiIMLARI (DERLEME) TISSUE ENGINEERING APPROCHES IN REGENERATIVE PERIODONTAL THERAPY (REVIEW)

Transkript

1 DERLEMELER REJENERAT F PER ODONTAL TEDAV DE DOKU MÜHEND SL YAKLAfiIMLARI (DERLEME) TISSUE ENGINEERING APPROCHES IN REGENERATIVE PERIODONTAL THERAPY (REVIEW) Bülent KURT fi* ÖZET Periodontal doku y k mlar n n tedavisinde temel hedef kaybedilmifl olan alveoler kemik, periodontal ligament ve sement dokular n n rekonstrüksiyonunu sa lamakt r. Bu amaçla defektif alanlarda hücrelerin göçünü yönlendiren rezorbe olabilen yada olmayan membranlar n kullan mlar, çeflitli kemik greft materyalerinin rezorbe alanlara yerlefltirilmesi yada bu tekniklerin kombine uygulanmas gibi çeflitli yöntemler periodontal renenerasyonu sa lamak için kullan lm flt r. Ancak bu tekniklerle belirli bir oranda baflar elde edilsede yöntemlerin uygulama zorluklar ve çeflitli mekanizmalara ba l olarak klinik ve histolojik araflt rma sonuçlar aras nda fakl l klar görülmüfl ve rejenerasyon miktar n n da s n rl düzeyde kald bildirilmifltir. Son y llarda moleküler biyoloji alan ndaki geliflmeler periodontal rejenerasyondaki biyolojik faktörlerin daha iyi anlafl lmas n sa lam fl ve böylece rejeneratif tedavi yöntemleri için de yeni bir ufuk açm flt r. Günümüzde periodontal rejenerasyonda rol oynayan hücrelerin ve moleküllerin uyar lmas na yönelik olarak trombosit derive büyüme faktörü, insülin benzeri büyüme faktörü-1, fibroblast büyüme faktörü-2, kemik morfogenetik proteinleri ve mine matriks proteinleri gibi çeflitli büyüme faktörleri ve gen tedavi yöntemleri periodontal rekonstrüktif tedavi amac yla kullan lmaya bafllanm fl ve baflar l klinik ve histolojik sonuçlar elde edilmifltir. Bu derleme makalesinde periodontal hastal klar sonucu kaybedilen dokular n rejenerasyonu amac yla uygulanmaya bafllanan doku mühendisli ine iliflkin yeni geliflmeler ve gen tedavi yöntemleri incelenmifltir. Anahtar kelimeler: Periodontal hastal k, rejenerasyon, doku mühendisli i, gen tedevisi. SUMMARY The major goal in the treatment of periodontal tissue dectruction is establish the reconstruction of tooth supproting alvolar bone, periodontal ligament and cementum. For this purpose various materials and methods such as guided tissue regeneration technique with resorbable and non-resorbable membranes, bone substitutes and autogenous block graft materials and combinations of these techniques have been used in regenerative periodontal therapy to provide the reconstruction of periodontal defects. Although successful results have been demonstrated via these techniques, due to some practical difficulties and some mechanisms, differences have been observed between clinical and histological researches and the amount of regeneration has been achieved with limited success. Recently, developments in molecular biology have been provided the better understanding the biological factors in periodontal regeneration and new treatment strategies have also been developed. Nowadays, some factors such as platelet derived growth factor, insuline-like growth factor- 1, fibroblast growth factor- 2, bone morphogenetic proteins and enamel matrix proteins and gene therapies have been used in order to stimulate of the cells and molecules which play important role in the regeneration of periodontium. The successful clinical and histological results have been observed using by these new approaches. In this review article new concepts and developments in periodontal tissue bioengineering therapy, biomaterials and gene therapies for the treatmant of periodontal breakdown will be discussed. Key words: Periodontal disease, regeneration, tissue engineering, gene therapy. Makale Gönderilifl Tarihi : Yay na Kabul Tarihi: * Gazi Üniversitesi Difl Hekimli i Fakültesi, Periodontoloji Anabilim Dal, Doç. Dr. 51

2 Kurtifl B G R fi Periodontal hastal klar n patogenezini araflt ran klinik, histopatolojik ve epidemiyolojik çal flmalar bu hastal n kompleks ve multifaktöriyal yap da oldu unu ortaya ç karm flt r 33. Periodontal hastal klar destek dokular n inflamatuvar reaksiyonuyla seyreder ve sonuçta difli destekleyen alveoler kemik, sement ve periodontal ligamentin y k m na yol açarlar 4,22. Periodontal hastal klar n tedavisinde amaç, mikrobiyal etiyolojiyi ve ilgili risk faktörlerini kontrol alt na alarak enfeksiyonun ilerlemesini durdurmak ve y k ma u ram fl destek periodontal dokular n yeniden sa l kl durumlar na dönmelerini ve rejenerasyonlar n sa lamakt r. Günümüzde periodontal hastal k sonucu y k ma u ram fl sert ve yumuflak dokular n geri kazan m amac yla, rezorbe olabilen ve olmayan membranlarla birlikte kullan lan yönlendirilmifl doku rejenerasyonu tekni- i, otojen kemik greft materyalleri, allogreftler, alloplastik greftler, xenogreftler ve büyüme faktörleri gibi çeflitli materyaller ve teknikler üzerinde çal fl lmas na ra men halen insanlarda tam ve ideal bir rejenerasyon elde edebilmek mümkün olamam flt r 35,41. Araflt r c lar elde edilebilen bu s n rl rejeneratif kapasitenin nedenini oral çevrede bulunan baz s n rlay c faktörlere ba lam fllard r; 1. periodontal yara bölgesi, difller üzerindeki biofilm içindeki anaerobik bakterilerle kontamine olmaktad r. 2. transmukozal sert-yumuflak doku yap s patojenlerin yara bölgesi içine girmesini kolaylaflt rmaktad r. 3. periodontal yap içerisinde multipl ba lant bölgelerinin bulunmas ve stromalhücresel iliflkiler dokular n karfl l kl olarak yeniden gelifltirilebilmesini zorlaflt rmaktad r (difl-periodontal ligament-kemik ve epitel-ba dokusu-alveoler kemik). 4. oklüzal yüklerin hem aksiyal hem de transversal boyutta difller üzerine gelmesi de rejenerasyonu etkileyebilmektedir 2,26. Doku mühendisli i genel anlam yla doku ve organlar n fonksiyonunu restore etmek, gelifltirmek ve sa l na yeniden kavuflturmak amac yla biyoloji, t p, difl hekimli i ve mühendislik dallar n n birlikte çal flt multidisipliner bir bilim alan olarak tan mlanmaktad r 41. Periodontal doku mühendisli i için ise bu anlam spesifik olarak alveoler kemik, sement ve periodontal ligamenti içeren dokular kapsamaktad r 12. Periodontoloji alan nda dental doku mühendisli i önceki y llarda sadece deneysel bir ilgi alan yken günümüzde insanlara uygulanan ve önemli baflar lar sa layan bir tedavi yaklafl m olmufltur. Periodontal Rejenerasyonun Elde Edilmesi ve Rejeneratif Hücre Tedavisi Periodontal dokular n rejenerasyonunda baz temel komponentler bulunmaktad r bunlar; hücreler, kanlanma 52 deste i, tafl y c iskelet yap lar ve uyar c moleküllerdir 41. Bu yap lar n herbiri iyileflme prosesinde ve rejenerasyonda önemli role sahiptirler (fiekil 1). Hücreler yeni doku geliflimi ve diferansiasyonunu sa larlar, büyüme faktörleri veya morfojenler hücresel aktiviteyi modüle ederler ve matriks üretimi sa larlar, anjiyojenik uyar larla oluflturulan yeni kanlanma a doku geliflimi ve homeostazisini sa lar ve son olarak destek tafl y c iskelet yap lar da yukar da belirtilen ve rejenerasyon için önemli proçesleri kolaylaflt rmak amac yla çeflitli biyolojik/biyoaktif moleküllerin defektif alanlara tafl nmas na yard m ederek üç boyutlu bir yap flablonunun oluflturulmas n sa lar 41. Periodontal rejenerasyonun elde edilmesindeki en önemli s - n rlay c faktör ortamdaki mikrobiyal perio-patojenlerin yara bölgesine kontamine olmas d r. Bu nedenle optimal düzeyde bir rejenerasyon elde edebilmek için ortamdaki mikrobiyal yap y kontrol alt na alacak antimikrobiyal yaklafl mlar n mutlaka uygulanmas gerekmektedir 38. fiekil 1. Periodontal doku mühendisli i için gerekli önemli komponentler. Periodontal destek dokular embriyonik orijinlerine ba l olarak mezenflimal ve epitelyal karfl l kl iletiflimlerle ortaya ç karlar ve periodontal rejenerasyon için gerekli olaylar zinciri de birbirinden ba ms z ancak birbirine ba l proçeslerdir; osteogenesis, sementogenesis ve ba dokusu oluflumu 13. Difleti ba dokusunun ve alveoler kemi in hücresel yap lar ; fibroblastlar, ostoblastlar ve osteoblast prekürsör hücreleri, sementoblastlar ve sementoblast prükürsör hücreleri, makrofajlar, mast hücreleri, osteoklastlar ve odontoklastlar, çeflitli inflamatuar hücreler, kan damarlar ve sinirleri oluflturan hücrelerden oluflmaktad r 37. Fibroblastlar irregüler flekilli hücrelerdir ve ba dokusunun liflerini ve ana maddenin yap m n sa layarak ve eski lifleri ortadan kald rarak ba dokusunun remodelingi ve korunmas n temin ederler. Periodontal ligament dokusunda ise fibroblastlar, makrofajlar, diferansiye olmam fl

3 Periodontal Tedavide Doku Mühendisli i ektomezenflimal hücreler, sementoblastlar ve sementoklastlar, osteoblastlar ve osteoklastlar, Mallasezin epitelyal art k hücreleri ve damarsal - sinirsel elemanlar n n mevcudiyeti üç farkl dokunun, periodontal ligament, sement ve alveoler kemik dokusunun oluflturulabilmesi ve muhafaza edilebilmesine olanak sa lamaktad r 3,37. Bu amaçla kaybedilen destek periodontal dokular n yeniden elde edilebilmesine yönelik ve biyolojik felsefesi ilk olarak Melcher taraf ndan tarif edilen selektif ve stimülatif yaklafl mlar kullan lmaktad r 27. Yönlendirilmifl doku rejenerasyonu ve hücre re-popülasyonu yaklafl m bu felsefeden orijin alm fl ve bu teknikle rezorbe olabilen yada olmayan çeflitli bariyer membranlar kullan larak epitelyal ve difleti ba dokusu hücrelerinin periodontal defektif bölgeye re-popülasyonu engellenirken defekt bölgesi içine periodontal ligament hücreleri, sementoblastlar ve osteoblastlar n selektif migrasyonu, defekt içerisinde re-popülasyonu, proliferasyonu ve diferansiasyonuna izin verilerek destek dokular n rekonstrüksiyonu sa lanmaya çal fl lm flt r 5,11. Son y llarda Lee ve arkadafllar n n 24 kulland klar kemik morfogenetik protein-2 (KMP-2) içeren membranlar ile in vivo olarak iyi düzeyde kraniyofasial kemik rejenerasyonu elde edilmifltir. Biyoaktif moleküller ile fiziksel bariyerlerin kombine olarak kullan ld selektif ve stimülatif yaklafl mlar doku mühendisli i kullan larak yap lacak periodontal tedavi yöntemleri için çeflitli seçenekler sa lamaktad r 44. Doku mühendisli i amac yla hücre tedavisi son y llarda periodontoloji alan nda da kullan lmaya bafllanm flt r. Izumi ve arkadafllar n n 16 yapt klar bir çal flmada insan oral mukoza örne i ex vivo olarak elde edilebilmifl ve epidermal / dermal komponentlerden oluflan gelifltirilmifl mukoza insanlarda intra-oral greftleme amac yla kullan lm flt r. Somerman ve arkadafllar 39 hücre tedavisi yönteminin klonlanm fl sementoblastlar ile potansiyel olarak kullan - labilece ini göstermifllerdir. Zhao ve arkadafllar n n 50 ratlarda yapt klar bir çal flmada, ratlar n alt çene molar difllerinde oluflturulan fenestrasyon kemik defektlerine tek bafl na rezorbe olabilen polilaktit-ko-glikolid asit (PLGA) sponj, dental folikül hücresi eklenmifl PLGA sponj ve klonlanm fl sementoblast hücresi transferi yap lm fl PLGA tafl y c lar transplante edilmifltir. Alt hafta sonra yap lan histolojik incelemelerde sementoblastlar n periodontal yara bölgesindeki mineralizasyonu ve onar m önemli ölçüde indükledi i ve dental folikül hücrelerinin ise periodontal iyileflmeyi inhibe etti i bulgulanm flt r. Periodontal Rejenerasyonda Büyüme Faktörleri ve Biyoaktif Moleküller Polipeptit hormonlar olan büyüme faktörleri periodontal ligament hücreleri (PLH), sementoblastlar (SB) ve osteoblastlar (OB) n migrasyonu, kemotaksisi, proliferasyonu, diferansiasyonu ve ekstrasellüler matriks proteinlerinin üretimi gibi hücresel olaylar stimüle ederler 41 (Tablo I). Periodontal rejenerasyon elde etmek için kullan lan bu biyoaktif moleküllerin in vivo etkinliklerini art rmak amac yla çeflitli tafl y c materyaller içerisine yerlefltirilerek kontrollü sal n m yapmalar sa lanmaktad r. Biyoaktif moleküllerin tafl y c lar içerisine transferi ya fabrikasyon aflamas nda ya da fabrikasyondan sonra yap lmaktad r 10,43. Büyüme faktörlerinin sal n m h z tafl y c n n tipine ve degradasyon h z na ve büyüme faktörlerinin tafl y - c n n porlar yoluyla difüzyon h z na ba l d r 41. Wei ve arkadafllar n n 45 yapt bir çal flmada insan paratiroid hormonu (PTH) rezorbe olabilen PLGA mikrokürecikler içerisine kat larak PTH n kontrollü olarak sal nd tespit edilmifl ve PLGA mikrokürelerin PTH n biyoaktivitesini korudu u bildirilmifltir. Murphy ve arkadafllar 28 vasküler endotelial büyüme faktörünün (VEBF) PLGA tafl y c lardan 15 gün süreyle sal nabildi ini göstermifllerdir. Yine PLGA mikrokürecikler içerisine kat lan insülin benzeri büyüme faktörü-1 (IBF-1) ve transforming büyüme faktörü-1 (TBF-1) nün de 15 günün üzerinde bir sürede yavafl yavafl sal nabildi i gösterilmifltir 9. IBF-1 ve TBF-1 içeren PLGA mikroküreciklerinin kondrositlerle birlikte yap lan in vitro kültür çal flmalar nda kontrollere göre hücre say - s nda ve glikozaminoglikan üretiminde art fl oldu u görülmüfltür 9. Yap lan çal flmalarda baz biyoaktif moleküllerin periodontal yara iyileflmesini güçlendirdi i tespit edilmifl- Tablo I. Büyüme faktörlerinin periodontal ligament hücreleri (PLH), sementoblastlar (SB) ve osteoblastlar (OB) üzerine etkileri. Büyüme Faktörünün Migrasyon Proliferasyon Diferasnsiasyon Matriks Gen Etkisi Ekspresyonu Hücre Tipi PLH SB OB PLH SB OB PLH SB OB PLH SB OB TDBF ++? /- + IBF-1 ++? ? + + +/- ++ FBF-2 +++? +/- +++? +++ -? - +/-? +/- TBF- ß +? / /- ++ +/- ++ KMP?? ? MMP ++? / /- ++/- (-): inhibisyon; (0):etkisiz; (+):etkili, (?):etkisi bilinmiyor; TDBF:trombosit derive büyüme faktörü; IBF: insülin benzeri büyüme faktörü; FBF: fibroblast büyüme faktörü; TBF-_:transforming büyüme faktörü; KMM:kemik morfogenetik protein; MMP: mine matriks proteinleri (Taba M Jr ve ark., Orthod Craniofac Res 8: , 2005). 53

4 Kurtifl B 54 tir 8,20,31. Trombosit derive büyüme faktörü (TDBF), insülin benzeri büyüme faktörü-1(ibf-1), fibroblast büyüme faktörü-2 (FBF-2), transforming büyüme faktörü-1 (TBF-1) kemik morfogenetik proteinleri-2,4,7,12 (KMP ler) ve mine matriks proteinleri (MMP ler) gibi komponentleri içeren bu biyoaktif moleküllerin periodontal rejenerasyonun stimülasyonunu pozitif yönde etkiledikleri bildirilmifltir 14,20,24,41. TDBF ve IBF-1 faktörlerinin kombine kullan ld bir çal flmada fliddetli periodontal hastal k bulunan bireylerde alveoler kemik onar m n n stimüle edilebildi i gösterilmifltir 15. Periodontal onar mda anjiojenik etkili faktörlerinde oldukça önemli oldu u araflt r c lar tarf ndan vurgulanm fl ve bunlar içerisinden FBF-2 nin potent anjiojenik aktiviteye sahip oldu u bildirilmifltir 29. Yuan ve arkadafllar 49 taraf ndan yap lan bir çal flmada MMP (Emdogain) lerinin periodontal yara iyileflmesinde anjiogenezisi indükledi i bildirilmifltir. Yap lan çal flmalarda MMP lerinin in vivo ve in vitro olarak anjiojenik etkiye sahip oldu u bildirilirken h zl iyileflmenin etkisinin sadece anjiogenezin indüklenmesiyle olmad ve MMP lerin iki önemli mekanizmaya sahip olduklar bildirilmifltir. Bunlardan birincisi; MMP lerle muamele edildi inde periodontal ligament hücreleri ortama TBF, TDBF, IL-6 gibi büyüme faktörleri salmakta ve yara iyileflme h z artmaktad r 25. kincisi; periodontal yara iyileflmesi s ras nda MMP leri perio-patojen mikroorganizmalar n (A.actinomycetemcomitans, P.gingivalis, P.intermedia) geliflimini inhibe etmekte ve normal flora üzerine ise olumsuz bir etkileri bulunmamaktad r 40. Di er bir anjiojenik faktör olan VEBF leri direkt olarak tafl y c larla veya gen tedavileri kullan larak yara bölgelerinde yeni damar geliflimi sa lanmaya çal fl lm flt r. TDBF ve VEBF lerinin kombine kullan ld bir çal flmada anjiogenezisin indüklenerek kan damar say s n n önemli ölçüde artt ve doku matürasyonunun da h zland bildirilmifltir 36. Son y llarda yap lan çal flmalarda kemik dokusu tamiri ve rejenerasyonuna olumlu katk lar ndan dolay trombositten zengin plazma (TZP) uygulamalar tek bafl na veya ostekondüktif özellikteki kemik grefti materyalleri ile birlikte yeni kemik miktar n n artt r lmas nda alternatif yeni bir teknik olarak kullan lmaya bafllanm flt r 1,30. TZP, bir dizi santrifügasyon ifllemiyle hastan n kendi kan ndan otojen olarak elde edilen yüksek trombosit konsantrasyonuna sahip plazmad r 30. Özellikle maksillofasiyal cerrahi ve periodontal cerrahide TZP nin kullan m n n temel amac, kemik defekti bölgesindeki platelet miktar n art rmakt r. Plateletler, hem p ht formasyonundaki rolleri, hem de yara iyileflmesini bafllatan ve destekleyen büyüme faktörlerini salg lamalar yla, yara iyileflmesinde primer olarak rol oynarlar 32. Platelet say s n n yara bölgesinde art r lmas, platelet kaynakl büyüme faktörlerinin de yara bölgesindeki lokal konsantrasyonunun art r lmas anlam - na gelmektedir. Böylece yara iyileflmesi ve kemik rejenerasyonunun bafllang c n h zland rmak ve sonuçta elde edilecek yeni kemi in kalite ve kantitesini art rmak hedeflenir 17. TDBF, TBF- b, IBF, endotelial büyüme faktörü (EBF), FBF ve VEBF trombositlerin içeri inde bulunan ve dolay s yla TZP içeri inde saptanm fl bafll ca büyüme faktörleridir 23,30,46. Marx ve arkadafllar 30, otojen kansellöz kemik ili i greftlerinin TZP ile kombine uygulad klar kontrollü klinik çal flmalar n n postoperatif 6. ay sonuçlar nda, TZP ilavesiyle tek bafl na otojen greft uygulamas - na göre radyografik olarak görüntülenen kemik mineralizasyonunda kat daha üstünlük ve trabeküler kemik densitesinde de %15-30 lik art fl elde edildi ini bildirmifllerdir. Wiltfang ve arkadafllar n n 47, 45 maksiller sinüs yükseltme operasyonunda TZP ve beta trikalsiyum fosfat (b-tcp) kombinasyonu uygulad klar çal flmalar - n n 6. ay sonuçlar nda TZP ilavesi ile %8-10 oran nda daha fazla kemik oluflumu elde edildi i bildirilmifltir. Velich ve arkadafllar n n 42 yapt klar bir seri vaka çal flmas nda, malign oluflumlar n eliminasyonu sonucu oluflan mandibular defektlerde hidroksiapatit kemik grefti, b-tcp ve b- TCP ile TZP kombinasyonu uygulanm fl; ortopantomograf, 2 ve 3 boyutlu bilgisayarl tomografi de erlendirmelerinde bütün gruplarda 6. ve 12. aylarda iyi sonuçlar saptanmas na ra men, en h zl kemik olgunlaflmas ve flekillenmesinin b-tcp ile TZP kombinasyonu uygulanan bölgelerde görüldü ü bildirilmifltir. Köpeklerde oluflturulan mandibular defektlerde b-tcp esasl kemik grefti materyalinin TZP ile birlikte ya da yaln z bafl na uygulanmas - n n de erlendirildi i bir çal flmada, TZP nin etkileri ve yeni oluflan kemi in kalitesi histolojik ve histomorfometrik metodlarla incelenmifl ve TZP nin 6. ve 12. hafta incelemelerinde sadece b-tcp uygulanan bölgelere k yasla istatistiksel olarak daha h zl kemik formasyonu sa lad bildirilmifltir 21. Bugüne kadar yap lan klinik ve hayvan çal flmalar n n sonuçlar de erlendirildi inde, TZP nin kemik defektlerinde özellikle erken iyileflme dönemindeki olumlu katk lar aç kça görülmesine ra men yeni elde edilen kemik kalite ve kantitesi üzerindeki olumlu etkilerin erken dönem ile s n rl kald tespit edilmifltir. Araflt r c - lar bu s n rl etkinin temel sebebini TZP içeri indeki trombositlerin ömrünün yaklafl k 10 gün olmas ve trombositlerden kaynaklanan büyüme faktörlerinin direkt etkilerinin de yaklafl k 5-6 günden sonra yavafl yavafl kaybolmas ile aç klam fllard r 30. Son y llarda araflt r c lar TZP nin tekrarlayan topikal uygulamalar n n yara iyileflmesi üzerindeki etkilerini de erlendiren çal flmalar üzerinde durmaktad rlar 6.

5 Periodontal Tedavide Doku Mühendisli i Periodontal Doku Mühendisli inde Gen Tedavileri Yap lan in vivo çal flmalarda büyüme faktörlerinin yar lanma ömürlerinin k sa süreli olmas ve dolay s yla etkilerinin geçici olmas ndan dolay konvansiyonel cerrahi tedaviler sonucu periodontal rejenerasyon elde edebilmek mümkün olamamaktad r 41. Doku rejenerasyonunu art rmak için yüksek konsantrasyonlarda büyüme faktörlerine ihtiyaç olmaktad r 4. Bu nedenle ilave lokal büyüme faktörü üretimini sa lamak amac yla gen transfer yöntemleri üzerinde araflt rmalar yap lmaktad r 31,41. Gen tedavisi, istenilen biyoaktif molekülün yüksek seviyede salg lanmas n sa lamak ve spesifik biyolojik etkiyi art rmak amac yla hücrelerin içerisine ya direkt olarak ya da indirekt olarak genlerin yerlefltirilmesini içermektedir 41. Gen tedavisinin temel amac defektif mutant allelin fonksiyonel olan yla desteklenmesi ve konak cevab n n indüklenmesidir 41. Genetik bilgilerin hedef hücrelere transferi ifllemini içeren gen tedavisi viral ve non-viral vektörlerin kullan m vas - tas yla sa lanmaktad r 35. Viral vektörler; retrovirüsleri adenovirüsleri ve adeno-iliflkili virüsleri içerirken, non-viral vektörler; plasmidler ve DNA polimer komplekslerini içermektedir 46. Retrovirüsler RNA lar, reverse transkriptas ve integras enzimleriyle birlikte hedef hücrenin içerisine girerler ve ilk olarak reverse transkriptas enzimi retrovirüs RNA s ndan bir DNA kopya oluflturur takiben integras enzimi bu kopya DNA y hedef hücrenin DNA s na ekler 34. Adenovirüsler DNA içerirler ve bu DNA lar hedef hücre içerisine sokulur ve takibende çekirdekleri hedef hücreye transfer edilir 48. Doku mühendisli inde periodontal defektlere büyüme faktörü uygulamas amac yla ex vivo ve in vivo transfer teknikleri gen tedavi yöntemleri olarak uygulanmaktad r 18,35,41 (fiekil 2 ve fiekil 3). Defekt bölgesinin özelliklerine göre seçilecek metotta belirlenir, örne in horizontal tek veya iki duvarl defektler tafl y c destek yap lara ihtiyaç duyarlar. Burada ex vivo gen transfer yöntemi uygulanabilir ya da tafl y c ya gerek b rakmayan di er tip defektlerde ise in vivo gen transfer yöntemi kullan labilir 35. Jin ve arkadaflalar n n 18 yapt klar bir çal flmada alveoler kemik defektlerindeki doku geliflimini art rmak amac yla ex vivo olarak kemik morfogenetik protein-7 (KMP-7) gen transferi uygulanm flt r. Bu amaçla deri biyopsileri al narak elde edilen deri fibroblastlar in vitro ortamda ço alt lm fl ve rat KMP-7 ile kodlanan rekombinant adenovirüsler (AdCMVBMP-7) ile inkübe ve infekte edilmifllerdir. Gen tedavi vektörleri ile muamele edilen deri fibroblastlar daha sonra jelatin tafl y c lara ekilmifl ve takiben de rat çenelerinde oluflturulan genifl alveoler kemik defektlerine transplante edilmifltir. Sonuçta Ad-KMP- 7 gen transferi ile tedavi edilen kemik defektlerinde h zl kondrogenesiz, takiben osteogenesiz, sementogenesiz ve fiekil 2. Periodontal alveoler kemik defektlerine ex vivo gen transferi. Deri biyopsi örneklerinin al mas n takiben dermal fibroblastlar kültür ortam nda ço alt l r ve rekombinant adenovirüslerle (Ad-BMP7) gentransferi uygulan r. 24 saat sonra hücreler jelatin sponjlara ekilerek ratlarda oluflturulan mandibuler kemikdefektlerine yerlefltirilir. Histolojik, histomorfometrik ve immünohistokimyasal analizlerin yap lmas için defekt bölgesinden blok biyopsiler al n r (Jin QM ve ark., J Periodontol 74: , 2003). fiekil 3. Periodontal alveoler kemik defektlerine in vivo gen transferi. Bu yaklafl mda adenovirüsler kolajen jeller vas tas yla direkt olarak kemik defektinin içerisine yerlefltirilir (Ramseier CA ve ark.,dent Clin North Am 50: , 2006). fonksiyonel periodontal ligament oluflumunun indüklendi- i bulgulanarak periodontal kemik defektlerinin doku mühendisli i ile tedavi edilebilece i gösterilmifltir (fiekil 2). Dunn ve arkadafllar 7 taraf ndan dental implantlar çevresindeki defektlerde yap lan bir çal flmada kolajen jel tafl - y c larla birlikte in vivo Ad/BMP-7 gen transferi yöntemi kullan lm fl ve implant çevresindeki kemik defektlerinde baflar l düzeyde bir rejenerasyon elde edilmifltir. Yine Jin ve arkadafllar 19 taraf ndan yap lan bir çal flmada TDBF nün difleti, alveoler kemik ve sement rejenerasyonunu art rmada güçlü potansiyele sahip oldu u gösterilmifltir. TDBF-B ile kodlanan adenovirüsler ile tedavi edilen periodontal defektlerde kontrol vektörleri ile k yasland nda yaklafl k olarak 4 kat daha fazla kemik yap m ve 6 katta daha fazla sement onar m gözlenmifltir. 55

6 Kurtifl B Periodontal Rejeneratif Tedavilerde Yar n Geçen on y l içerisinde alveoler kemik defektlerinin rejenerasyonu amac yla uygulanan tedavi yöntemlerinde büyük ilerlemeler katedilmifltir. Hücreler ve proteinlerin transferi amac yla kullan lan polimerik ve seramik tafl y - c destek yap lar ve gen transfer yöntemleri konusunda büyük geliflmeler olmufltur ve olmaya da devam etmektedir. Yine hücre proliferasyonu, diferansiasyonu, matriks biyosentezi ve anjiogenesizini h zland ran ve art ran uyar c molekülerin ve büyüme faktörlerinin (proteinler veya gen tedavileri yoluyla) periodontal rejenerasyonda olumlu etkilerinin tespit edilmesi araflt r c lara cesaret vermifl ve yeni moleküller ve biyolojik faktörlerinin bulunmas na yönelik araflt rmalara h z verilmifltir. Periodontal rejenerasyonun ideal ölçülerde elde edilebilmesine engel olabilecek en önemli faktör difller çevresinde yo un olarak bulunan mikrobiyal popülasyondur ve bu popülasyona karfl konak cevab n n güçlendirilmesi önemli bir stratejik tedavi yaklafl m d r. Bu nedenle araflt r c lar daha güvenli bir rejeneratif tedavi sonucu elde edebilmek için hem anti-infektif ajanlar hem de konak modülasyonu sa layan tedavi yöntemleri üzerinde iki yönlü yeni materyal ve yöntemler üzerinde çal flmalar na devam etmektedirler. Önümüzdeki y llarda nanoteknoloji biliminin ilerlemesine paralel olarak difl hekimli i,t p ve mühendislik gibi farkl bilim dallar n n multidisipliner çal flmalar ile çok yeni ve farkl rejeneratif tedavi yöntemleri gelifltirilmeye devam edilecektir. 56 KAYNAKLAR 1. Aghaloo TL, Moy PK, Freymiller EG. Investigation of platelet-rich plasma in rabbit cranial defects: A pilot study. J Oral Maxillofac Surg 60: , Anusaksathien O, Giannobile WV. Growth factor delivery to re-engineer periodontal tissues. Curr Pharm Biotechnol 3: , Aukhil I. The potential contributions of cell and molecular biology to periodontal tissue regeneration. Curr Opin Dent 2: 91-96, Brown LJ, Loe H. Prevalence, extent, severity and progression in periodontally disease. Periodontology : 57-71, Christgau M, Bader N, Felden A, Gradl J, Wenzel A, Schmalz G. Guided tissue regeneration in intrabony defects using an experimental bioresorbable polydioxanon (PDS) membrane. A 24-month split-mouth study. J Clin Periodontol 29: , Crovetti G, Martinelli G, Issi M, Barone M, Guizzardi M, Campanati B, Moroni M, Carabelli A. Platelet gel for healing cutaneous chronic wounds. Transfus Apher Sci 30: , Dunn CA, Jin Q, Taba MJr, Franceschi RT, Bruce Rutherford R, Giannobile WV. BMP gene delivery for alveolar bone engineering at dental implant defects. Mol Ther 11: , Earthman JC, Li Y, VanSchoiack LR, Sheets CG, Wu JC. Reconstructive materials and bone tissue engineering in implant dentistry. Dent Clin North Am 50: , Elisseeff J, McIntosh W, Fu K, Blunk BT, Langer R. Controlled release of IGF-1 and TGF-beta 1 in a photopolymerizing hydrogel for cartilage tissue engineering. J Orthop Res 19: , Fournier N, Doillon CJ. Biological molecule-impregnated polyester: an in vivo angiogenesis study. Biomaterials 17: , Gottlow J, Nyman S, Karring T, Lindhe J. New attachment formation as the results of controlled tissue regeneration. J Clin Periodontol 11: , Giannobile WV. Periodontal tissue engineering by growth factors. Bone 19: 23-37, Giannobile WV, Somerman MJ. Growth and amelogenin-like factors in periodontal wound healing. A systematic review. Ann Periodontol 8: , Giannobile WV, Lee CS, Tomala MP, Tejeda KM, Zhu Z. Platelet derived growth factor (PDGF) gene delivery for application in periodontal tissue engineering. J Periodontol 72: , Howell TH, Fiorellini JP, Paquette DW, Offenbacher S, Giannobile WV, Lynch SE. A phase I/II clinical trial to evaluate a combination of recombinant human platelet-derived growth factor-bb and recombinant human insulin-like growth factor-i in patients with periodontal disease. J Periodontol 68: , Izumi K, Feinberg SE, Iida A, Yoshizawa M. Intraoral grafting of an ex vivo produced oral mucosa equivalent: a preliminary report. Int J Oral Maxillofac Surg 32: , Jakse N, Tangl S, Gilli R, Berghold A, Lorenzoni M, Eskici A, Haas R, Pertl C. Influence of PRP on autogenous sinus grafts. An experimental study on sheep. Clin Oral Implants Res 14: , Jin QM, Anusaksathien O, Webb SA, Rutherford RB, Giannobile WV. Gene therapy of bone morphogenetic protein for periodontal tissue engineering. J Periodontol 74: , Jin Q, Anusaksathien O, Webb SA, Printz MA, Giannobile WV. Engineering of tooth-supporting structures by delivery of PDGF gene therapy vectors. Mol Ther 9: , Kao RT, Conte G, Nishimine D, Dault S. Tissue engineering for periodontal regeneration. Calif Dent Assoc 33: , Kovacs K, Velich N, Huszar T, Fenyves B, Suba Z, Szabo G. Histomorphometric and densitometric evaluation of the effects of platelet-rich plasma on the remodelling of b-tricalciumphosphate in beagle dogs. J Craniofac Surg 16: , Kocher T, Konig J, Dzierzon U, Sawaf H, Plagmann HC. Disease progression in periodontally treated and un-treated patients: a retrospective study. J Clin Periodontol 27: , Landesberg R, Roy M, Glickman RS. Quantification of growth factor levels using a simplified method of platelet-rich plasma gel preparation. J Oral Maxillofac Surg 58: , Lee YM, Nam SH, Seol YJ, Kim TI, Lee SJ, Ku Y, Rhyu IC, Chung CP, Han SB, Choi SM. Enhanced bone augmentation by controlled release of recombinant human bone morphogenetic protein-2 from bioabsorbable membranes. J Periodontol 74: , 2003.

7 Periodontal Tedavide Doku Mühendisli i 25. Lyngstadaas SP, Lundberg E, Ekdahl H, Andersson C, Gestrelius S. Autocrine growth factors in human periodontal ligament cells cultured on enamel matrix derivative. J Clin Periodontol 28: , Mc Culloch CA. Basic considerations in periodontal wound healing to achieve regeneration. J Periodontol 1: 16-25, Melcher AH. On the repair potential of periodontal tissues. J Periodontol 47: , Murphy WL, Peters MC, Kohn DH, Mooney DJ. Sustained release of vascular endothelial growth factor from mineralized poly(lactide-co-glycolide) scaffolds for tissue engineering. Biomaterilas 21: , Murakami S, Takayama S, Ikezawa K, Shimabukuro Y, Kitamura M, Nozaki T, Terashima A, Asano T, Okada H. Regeneration of periodontal tissues by basic fibroblast growt factor. J Periodontal Res 34: , Marx RE, Carlson ER, Eichstaedt RM, Schimmele SR, Strauss JE, Georgeff KR. Platelet-Rich Plasma: Growth factor enhancement for bone grafts. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 85: , Nakahara T. A review of new developments in tissue engineering therapy for periodontitis. Dent Clin North Am 50: , Ogino Y, Ayukawa Y, Tsukiyama Y, Koyano K. The effect of platelet-rich plasma on the cellular response of rat bone marrow cells in vitro. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 100: , Page RC, Offenbacher S, Schroeder HE, Seymour GJ, Kornman KS. Advances in the pathogenesis of periodontitis: summary of developments, clinical implications and future directions. Periodontol : , Partridge KA, Oreffo RO. Gene delivery in bone tissue engineering: progress and prospects using viral and non-viral strategies. Tissue Eng 10: , Ramseier CA, Abramson ZR, Jin Q, Giannobile WV. Gene therapeutics for periodontal regenerative medicine. Dent Clin North Am 50: , Richardson TP, Peters MC, Ennett AB, Mooney DJ. Polymeric system for dual growth factor delivery. Nat Biotechnol 19: , Schroeder HE, Listgarten MA. The gingival tissues: the architecture of periodontal protection. Periodontology : , Slots J, MacDonald ES, Nowzari H. Infectious aspects of periodontal regeneration. Periodontology : , Somerman MJ, Ouyang HJ, Berry JE, Saygin NE, Strayhorn CL, D Errico JA, Hullinger T, Giannobile WV. Evolution of periodontal regeneration: from the roots point of view. J Periodontal Res 34: , Sculean A, Auschill TM, Donos N, Brecx M, Arweiler NB. Effect of an enamel matrix protein derivative (Emdogain) on ex vivo dental plaque vitality. J Clin Periodontol 28: , Taba M Jr, Jin Q, Sugai JV, Giannobile WV. Current concepts in periodontal bioengineering. Orthod Craniofac Res 8: , Velich N, Nemeth Z, Hrabak K, Suba Z, Szabo G. Repair of bony defect with combination biomaterials. J Craniofac Surg 15: 11-15, Whang K, Tsai DC, Nam EK, Aitken M, Sprague SM, Patel P, Healy KE. Ectopic bone formation via rhbmp-2 delivery from porous bioabsorbable polymer scaffolds. J Biomed Mater Res 42: , Wikesjö UM, Lim WH, Thomson RC, Cook AD, Wozney JM, Hardwick WR. Periodontal repair in dogs: evaluation of a bioabsorbable space-providing macroporous membrane with recombinant human bone morphogenetic protein-2. J Periodontol 74: , Wei G, Pettway GJ, McCauley LK, Ma PX. The release profiles and bioactivity of parathyroid hormone from poly(lactic-co-glycolic acid) microspheres. Biomaterials 25: , Weibrich G, Kleis WKG, Hafner G, Hitzler WE. Growth factor levels in platelet-rich plasma and correlations with donor age, sex, and platelet count. J Cranio-Maxillofacial Surg 30: , Wiltfang J, Schlegel KA, Schultze-Mosgau S, Nkenke E, Zimmermann R, Kessler P. Sinus floor augmentation with b-tricalciumphosphate (b-tcp): does platelet-rich plasma promote its osseous integration and degradation?. Clin Oral Implants Res 14: , Worgall S. A realistic chance for gene therapy in the near future. Pediatr Nephrol 20: , Yuan K, Chen CL, Lin MT. Enamel matrix derivative exhibits angiogenic effect in vitro and in a murine model. J Clin Periodontol 30: , Zhao M, Jin Q, Berry JE, Nociti FH Jr, Giannobile WV, Somerman MJ. Cementoblast delivery for periodontal tissue engineering. J Periodontol 75: , Yaz flma adresi Doç. Dr. Bülent Kurtifl Gazi Üniversitesi, Difl Hekimli i Fakültesi Periodontoloji Anabilim Dal, Biflkek Cad. 82. Sok. Emek-Ankara Tel: 0 (312) e-posta: mbulent@gazi.edu.tr 57